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近日，德州儀器上海公司模擬器件業務拓展工程師王勝先生在北京向媒體詳細介紹了該公司新近推出的業界首款工業用隔離式CAN 收發器。王勝負責TI模擬器件在全國工業市場的推廣應用，對市場狀況有著深入了解和認識。 TI新近推出的ISO1050 器件是業界首款工業用隔離式CAN 收發器，集隔離功能和接口功能于一身。CAN是一種應用非常廣泛的工業接口。相對于其他領域（如消費或者通信），它在工業領域應用較多。CAN是控制器局域網的簡稱，是一個串行網絡。從網絡的基礎形式來看，它是兩線的，近似于差分方式，但同真正意義上的差分不完全一致。 接口產品市場很大。雖然今年有一個下行低潮，但明年的預計還是非常好。TI提供所有接口類產品，包括電信、網絡、工業，甚至是醫療應用。TI不管從哪個角度、哪個應用領域來看，都可以提供非常完善的產品系列。雖然接口類產品競爭激烈，但TI的市場份額仍能達到五分之一以上。TI接口產品的應用范圍如下圖所示。 ISO1050主要用于工業應用。工業應用里最重要的指標就是性能和穩定性。ISO1050在這兩方面的表現都是優異的。 此前TI曾推出了一款隔離芯片，它只用做隔離，這就是ISO72XX系列。與ISO72XX不同，ISO1050同時還是一個CAN接口。下圖是ISO1050的應用原理圖。ISO1050放在CAN總線上，上面可以放很多的節點。485接口也類似。通常情況下，如果不是具有隔離功能的芯片而只是一個接口進行轉換的話，都會有一個具有隔離功能的芯片存在。例如，通常485后端要有隔離保護。原因很簡單，因為這些總線是應用在工業現場的。工業現場的條件和電氣特性環境是非常復雜的。同時，導線是接到不同設備上去的，必須有隔離保護功能的器件存在，才能保證總線端和主控端是斷開的。 ISO1050基本實現兩個作用：一個是實現CAN接口類的電氣特性控制，另外一個是把隔離的器件結合在一起。之前至少要兩片芯片才能完成同樣的功能，現在ISO1050可以用一片來實現。除了隔離的CAN以外，之前TI也推出很多產品，如隔離的485。485和CAN是工業應用比較多的串行總線方式，都需要有一個隔離技術芯片，這是系統級的應用場合。 傳統的隔離基本有兩大類：一類是光隔離，通過光來傳遞，沒有電線直接連接；一類是磁隔離，簡單地說就是用兩個線圈通過磁場的組合傳遞信息，同時沒有電氣特性的物理連接。 光耦從嚴格芯片意義上講不能稱作芯片，因為芯片本身就是二氧化硅這些基本物質組成。所有光耦都是把光碰撞在一起，形成光的傳遞，這是廣義上的芯片。TI這個產品完全是靠CMOS工藝建立起隔離特性。 TI的隔離技術與前面兩種截然不同。它是一種電容式隔離。最關鍵的是隔離柵的一部分是二氧化硅。這種介質的耐壓能力，比上面兩種要大幾倍以上，大約每微米2400到2500伏。ISO1050本身管腳的靜電保護都可以達到4000伏以上。另外，電容式隔離相對于磁場式隔離最大的好處在于它的電磁干擾會很低。還有，TI器件的速度可以很高，最高可以達到250byte/s。 通過光耦來實現隔離需要很多其他元件。磁耦也是這樣。從板級設計來看，板面有限制，而且多一個器件就多一個誤差的可能性，多一個不可靠因素。 另外，從CAN本身的傳輸特性來看，CAN的基本特性是一根總線上放很多接口，是多主方式，每一個接口都可以當作主來發送接收。所以每個接口本身的反應時間，會影響到整個總線的反應速度。傳統方式下需要一個隔離芯片外加一個接口芯片。ISO1050只是一個芯片。一個芯片的響應時間比兩個要快，大從而大提高了總線的反應速度。 ISO1050節約了板上的芯片數量、器件數量，可以減少板面的占用面積，可以節省三分之一的板面空間。另外，兩個芯片的功耗通常情況下要比一個大。就CAN隔離來看，也是如此。ISO1050和這兩個加起來比，大概節約了將近40%、38%的功耗。 整個環路響應時間，會影響到整個CAN總線的傳遞速度。影響傳輸速度還有另外一個重要指標，就是線一長，會帶來幾個影響速度的因素。一是數字信號上升延、下降延會變得很緩。另外，本身介質也會有傳輸延遲。這些因素加在一起，都會影響到總線的響應時間。 CAN總線有兩個狀態，一個是顯性狀態，一個是隱性狀態。CAN總線是兩根線，一個是CAN高，一個是CAN低。CAN在空閑狀態時，兩根線電壓相同，大概是2.5V左右，這是所謂的隱性狀態。在顯性狀態，H線變成了3.5V，L線變成了1.5V，但它體現出來的邏輯電平是0。這個0、1的變化，就是傳輸速度的體現。從隱形狀態到達顯性狀態，需要一定的時間，反過來是這樣的。ISO1050的切換每個時間段大概只有430納秒，比傳統方案節約了30%左右的時間。這就會體現在傳輸上速度壓力大大降低，總線的長度可以拉出很長。這是我們的優點之一。 隔離的電磁環境也叫電磁干擾、電磁輻射。下圖顯示，ISO1050產生的電磁干擾大大降低，接近同類產品的二分之一到三分之一。在工業領域環境敏感的情況下，這種特性非常重要。 ISO1050作為CAN接口本身，因為同時具有隔離功能，所以會減少芯片的數量、降低空間、降低功耗，同時成本方面很有競爭優勢。 |
